C++ 负数的二进制表示

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C++ 负数的二进制表示

2024-06-11 21:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

问题: 假设有一个 int 类型的数,值为5,那么,我们知道它在计算机中表示为:00000000 00000000 00000000 00000101

5转换成二制是101,不过int类型的数占用4字节(32位),所以前面填了一堆0。

-5在计算机中如何表示?

在计算机中, 正数是直接用原码表示的,如单字节5,在计算机中就表示为:0000 0101。 负数以其正值的补码形式表示,如单字节-5,在计算机中表示为1111 1011。

什么叫补码呢?这得从原码,反码说起。

原码: 一个正数的原码,是按照绝对值大小转换成的二进制数; 一个负数的原码,是按照绝对值大小转换成的二进制数,然后最高位补1。

比如 :00000000 00000000 00000000 00000101是 5的 原码。10000000 00000000 00000000 00000101是 -5的 原码。

反码: 正数的反码与原码相同,负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。

取反操作指:原为1,得0;原为0,得1。(1变0; 0变1)

比如: 正数00000000 00000000 00000000 00000101的反码还是00000000 00000000 00000000 00000101 负数10000000 00000000 00000000 00000101每一位取反(除符号位),得11111111 11111111 11111111 11111010。

称:11111111 11111111 11111111 11111010是 10000000 00000000 00000000 00000101的反码。 反码是相互的,所以也可称:10000000 00000000 00000000 00000101和 11111111 11111111 11111111 11111010互为反码。

补码: 正数的补码与原码相同; 负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反,然后在最后一位加1.

比如:10000000 00000000 00000000 00000101的反码是:11111111 11111111 11111111 11111010。 那么,补码为:11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011

所以,-5 在计算机中表达为:11111111 11111111 11111111 11111011。转换为十六进制:0xFFFFFFFB。

我们来看整数-1在计算机中如何表示。

假设这也是一个int类型,那么: 1、先取-1的原码:10000000 00000000 00000000 00000001 2、得反码: 11111111 11111111 11111111 11111110(除符号位按位取反) 3、得补码:11111111 11111111 11111111 11111111可见,-1在计算机里用二进制表达就是全1。16进制为:0xFFFFFF

问题:

x为int类型,为什么 -x=!x+1 ?

原因:

由于x为一任意int型正整数,左边-x表示取x的相反数后的二进制形式,右式 !x+1 表示先将x的二进制按位取反后再加一得到的二进制形式。所以左右两个二进制相同。 在计算机中,负数以原码的补码形式表达。

总结

正数的反码和补码都与原码相同。而负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反,然后在最后一位加1

概念

原码表示法规定:用符号位和数值表示带符号数,正数的符号位用“0”表示,负数的符号位用“1”表示,数值部分用二进制形式表示。反码表示法规定:正数的反码与原码相同,负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。补码表示法规定:正数的补码与原码相同,负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反,然后在最后一位加1.正零和负零的补码相同,[+0]补=[-0]补=0000 0000B  


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